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L'invention concerne une soupape perfectionnée du type comportant un canal de passage sensiblement rectiligne et convenant particulièrement aux sou- papes à diaphragme.
Les soupapes de ce type sont particulièrement appréciées dans l'in- dustrie car elles ne comportent pas de ressauts,poches ou irrégularités analogues du côté du canal de passage en face de l'ouverture sur laquelle le diaphragme est fixé. En conséquence, le fluide circule dans ces soupapes en rencontrant aussi peu d'obstacles que possible et les sédiments s'accumulent aussi peu que possible dans les anfractuosités.
Mais les soupapes à diaphragme de la forme de construction précitée et connues jusqu'à présent comportent plusieurs inconvénients. Par exemple, étant donné que les soupapes de cette forme de construction ne comportent sensiblement pas de ressauts, la portion centrale du diaphragme se prolonge dans la position de fermeture de la soupape à peu près sur toute la section du canal de passage rectiligne en face de l'ouverture autour de laquelle la portion du bord du dia- phragme est serrée et, par la suite, la portion flexible du diaphragme entre ces portions du centre et du bord prend une forme conique déterminée par les dimen- sions relatives du canal de passage et de l'ouverture.
Cette conicité ne doit pas être suffisante pour ¯que la portion intermédiaire flexible du diaphragme ait la place de former une ondulation annulaire lisse convexe dans la direction du chapeau de la soupape, lorsque celle-ci est ouverte et que cette ondulation ait pour effet de faire subir un effort de flexion trop considérable à la matière du diaphragme. Mais il est nécessaire en même temps que la section de l'ouverture soit aussi faible que possible pour faire diminuer autant que-possible la'surface du diaphragme sur laquelle s'exerce la pression du fluide dans le canal et qu'il ne faille pas exercer un effort excessif pour faire venir le diaphragme dans sa position de fermeture. De même, il y a lieu de réduire autant que possible les dimensions globales de la soupapeet plus la section de l'ouverture est grande, plus la soupape est longue et large.
Dn peut obtenir une conicité à peu près suffisante pour assurer une longue durée de vie de flexion du diaphragme en donnant à l'ouverture une section relativement faible, quoique sensiblement plus grande que celle du canal de passage de la soupape et en faisant suivre à la sur- face. intérieure du corps de la soupape entre l'ouverture et' canal de passage une direction très différente d'une parallèle au plan de la portion serrée du bord du diaphragme.
Un des principaux inconvénients consiste dans la difficulté considé- rable de réaliser la fermeture, même lorsque les côtés de la soupape comportent la notable conicité précitée. Cette difficulté résulte du fait que le siège de ces diverses soupapes antérieures a, dans le corps de la soupape, la forme géné- rale d'une bande dont la portioncentrale coïncide sensiblement avec le canal de passage rectiligne dont les portions intermédiaires partent d'un côté ou de l'autre de cette portion centrale, le long de la surface conique, et aboutissent aux côtés opposés de l'ouverture et dont les portions de bout se rabattent la- téralement en dehors à une courte distance de la portion serrée du bord du dia- phragme.
Quoique la conicité des portions intermédiaires de cette bande soit assez forte ces portions sont néanmoins suffisamment inclinées pour qu'il soit extré- mement difficile d'obtenir un élément de compression qui applique la portion intermédiaire flexible du diaphragme contre le siège en exerçant le même effort sur ses portions intermédiaires coniques et sur ses portions de l'extrémité qui se prolongent latéralement en dehors de l'ouverture.
En réalité, les dimensions de cet élément de compression qui applique les portions intermédiaires et des extrémités du diaphragme en exerçant le même effort, sont si difficiles à détermi- ner que, dans la pratique, on supprime effectivement les portions de 1 élément de compression situées au-dessus des;portions de l'extrémité du siège dirigées latéralement, et qu'on se contente de l'étirage de la portion intermédiaire flexi- ble du diaphragme sur le bord de l'ouverture pour maintenir ces portions de 1' extrémité du diaphragme centre la portion de l'extrémité du siège dirigée latéra- lement pour empêcher le fluide de passer.
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Ces formes de construction antérieures n'ont pas donné complètement satisfaction, en particulier dans les soupapes de grandes dimensions, à cause des fuites qui se produisent entre le diaphragme et les portions de l'extrémité diri- gées latéralement de la bande de siège, même lorsqu'on exerce un effort de ferme- ture très considérable.
De plus, même dans les soupapes qui comportent des éléments de com- pression dont des portions sont situées au-dessus des portions des extrémités du siège dirigées latéralement, il existe des intervalles inévitables entre la por- tion serrée du bord du diaphragme et les portions du diaphragme avec lesquelles ces portions de l'élément de compression viennent en contact lorsque la soupape est fermée. Cet intervalle est dû principalement au rayon relativement grand du bord intérieur de la surface de serrage du chapeau et qui a pour but d'empêcher le diaphragme de subir une flexion à angle vif en ce point lorsque'la soupape est ouverte. Ces intervalles résultent aussi du jeu nécessaire entre le bord de l'élément de compression et la surface intérieure du chapeau.
Même lorsque ces derniers intervalles sont relativement étroits, il se produit souvent des fuites du fait que la matière du diaphragme n'est pas comprimée mécaniquement entre deux éléments rigides.
On remédie aux inconvénients précités ainsi qu'à d'autres, suivant l'invention, en donnant une nouvelle forme en siège du diaphragme qui permet de conserver les dispositifs ordinaires actionnant le diaphragme et serrant la por- tion de son bord. On obtient par cette nouvelle forme de construction une soupape à canal de passage rectiligne dont la surface intérieure du corps se dirigeant en dedans entre l'ouverture et le canal de passage comporte une conicité qui, tout en faisant acquérir au diaphragme une durée-de vie de flexion satisfaisante, permet de donner à l'élément de compression des dimensions qui ne sont pas dif- ficiles à déterminer et d'obtenir une fermeture mécanique de la soupape. Mais en même temps on supprime par cette nouvelle forme de construction les poches ou irrégularités analogues dans le canal de passage.
Suivant une caractéristique de l'invention, la soupape qui en fait l'objet comporte un siège de nouvelle forme, comme précédemment sous forme de bande, dont la portion centrale coïncide sensiblement avec le canal de passage rectiligne, mais qui, à partir d'une extrémité de cette portion, au point de jonction du canal de passage et de la surface sensiblement conique, se sépare en deux parties qui s'éloignent l'une de l'autre le long de la surface et autour des deux ouvertures délimitées par les'intersections du canal de passage avec la surface. Puis, ces deux parties de bande se rapprochent de nouveau l'une de 1' autre, toujburs le long de la surface, de façon à se réunir à l'autre extrémité de la portion centrale de' la bande, au point de jonction du canal de passage et de la surface.
Le siège est donc formé, à part la portion centrale de la bande, complètement sur lasurface conique dirigée en dedans à partir de l'ouverture et aucune portion du siège n'est formée sur des surfaces se dirigeant latéralement en dehors, au-delà de cette ouverture.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, même si la conicité de la surface permet d'obtenir une forme de construction ramassée, assurant au diaphragme une durée de vie de flexion satisfaisante, les dimensions de l'élément de compression ne sont pas difficiles à déterminer. En effet, les parties de la portion intermédiaire flexible du diaphragme qui sont comprimées contre le siège conique font toutes le même angle (sensiblement l'angle de la conicité) avec la direction du mouvement de l'élément de compression et il n'existe pas de portion de l'élément de compression située au-dessus d'une portion du siège dirigée la- téralement.
A l'encontre des formes de construction antérieures, étant donné que ces portions de l'élément de compression supérieures sont supprimées suivant l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à l'étirage de la portion intermédiaire flexible du diaphragme sur le bord de l'ouverture pour obtenir un joint étanche de fermeture en ce point. De même, suivant l'invention, il n'existe
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pas d'intervalle le long du siège où le diaphragme n'est pas mécaniquement serré entre des éléments rigides en venant reposer sur son siège.
Suivant une troisième caractéristique, il n'existe pas de poche dans le canal de passage en face de l'ouverture et le siège de la portion centrale du diaphragme consiste sensiblement en une portion en arc de cercle du canal de passage. Cette portion du diaphragme est comprimée contre la portion de siège centrale suivant un angle par rapport à la direction du mouvement de l'élément de compression qui n'est nulle part plus grand que l'angle d'inclinaison de la paroi latérale et qui, en fait, est égal à 90 exactement au centre du diaphrag- me.
En conséquence,cette portion centrale du diaphragme peut être sensiblement plus épaisse que la portion intermédiaire flexible et, par suite, la matière qui constitue le diaphragme en ce point peut s'adapter au mouvement¯ d'assez grande amplitude de l'élément de compression qui est nécessaire une fois que le dia- phragme a commencé à venir en contact avec le siège pour comprimer suffisamment la 'portion intermédiaire flexible du diaphragme contre les portions coniques du siège et obtenir une"fermeture étanche.
Suivant une quatrième caractéristique de l'invention, la bande du siège peut être surélevée par rapport à la surface conique dirigée en dedans à partir de l'ouverture, de façon à faire augmenter la pression exercée sur la partie de la portion de manchon intermédiaire flexible du diaphragme, qui vient en contact avec le siège.
Suivant une cinquième caractéristique de l'invention, la largeur de cette bande de siège surélevée sur la surface conique est sensiblement con- stante.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après avecle dessin ci-joint à l'appui, sur lequel : la figure 1 est une vue:en plan du corps d'une soupape à diaphragme qui comporte un siège suivant l'invention, la figure 2 est une vue en perspective de la soupape du siège de la figure 1 et son-laquelle on voit que cette surface coïncide avec celle d'un cône dassez forte conicité et dont l'extrémité arrondie a sensiblement le même rayon que celui du canal de passage rectiligne, la figure 3 est une coupe latérale verticale d'une soupape complète comportant le corps de la figure 1 et en position d'ouverture,
la figure 4 est une coupe semblable à celle de la figure 3 de la soupape en position de fermeture ét les figures 5 et 6 sont des coupes transversales suivant les lignes respectives 5-5 et 6-6 des figures 3 et 4.
Suivant la forme de réalisation représentée, un corps de soupape de forme générale cylindique 10 comporte des brides 12 à ses deux extrémitéso Une ouverture 14 formée dans un côté du corps de la soupape est entourée par une bride de serrage 16 et comporte des pattes 18 percées d'un trou dans lequel passe un boulon 19, figure 3 à 6. Les surfaces intérieures des parois 20 du corps de soupape cylindrique délimitent un canal de passage rectiligne 22 qui coupe une chambre conique 15 délimitée par les surfaces intérieures des parois latérales 28 assez fortement coniques dirigées en dedans à partir de l'ouverture et abou- tissant dans le canal de passage.
La surface du siège fermée, continue du diaphragme est désignée par 26 et apparaît en particulier sur la vue en perspective schématique de la figure 2 qui la représente sans le corps de soupape, cette surface ayant la forme de deux bandes fermées, courbées sur champ, et dont une portion centrale commune de croisement 25 coïncide avec une portion de la partie inférieure du canal de
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passage 22. Les autres portions 24 de la surface de siège continue sont disposées autour d'une intersection du canal de passage 22 avec la chambre conique 15. Ces portions 24, figure 1, sont surélevées par rapport aux surfaces inférieures des parois latérales coniques 28.
Les parties 'supérieures diamétralement opposées des portions 24 de la surface du siège se réunissent et viénnent se confondre avec les bords latéraux des brides 16 contre lesquels la portion du bord du diaphragme est serrée. Cette surface du siège a la forme de l'intersection d'un cône à sommet arrondi avec un cylindre dont l'axe est perpendiculaire à celui du cône et le rayon du sommet arrondi du cône est le même que celui du cylindre auquel de cylindre est sensiblement tangent. En réalité, la surface du siège est formée par un second cône concentrique plus petit que le premier de la quantité dont les portions 24 de la surface du siège sont surélevées par rapport aux surfaces 14.
On voit sur les figures 3 à 6 de quelle manière ce siège de forme nouvelle coopère avec les,autres éléments de la soupape. Un mécanisme ordinaire de commande 40 de la soupape comporte un chapeau 42, à bride inférieure de ser- rage de la portion 45 du bord d'un diaphragme 54 contre la bride 16 du corps de la soupape, ainsi qu'une vis de commande 46 fixée sur un élément de compression en forme de tronc de cône 48. Un guide 49 et une échancrure 51 ordinaire empêchent l'élément de compression de tourner dans le chapeau 42. La tête de plus grand diamètre d'une tige 50 est enrobée dans la portion centrale plus épaisse 52 du diaphragme flexible 54 et sa tige filetée est filetée dans l'extrémité de 1' élément de compression.
La portion flexible 55 du diamètre entre ses portions du centre et du bord s'applique, dans la position de fermeture de la soupape, contre les soupapes 24, tandis que la portion centrale du Sommet 52 s'applique contre la surface 25. L'élément de compression 48 exerce un effort de compression direct sur le diaphragme en tous ses points de contact avec la surface 28 du siège, de sorte qu'il n'existe pas d'intervalle le long du siège où le diaphragme n'est pas serr'entre deux éléments rigides et on ne se contente pas de l'étirage du diaphragme pour obtenir un joint étanche. Etant donné que la paroi intérieure 28 de la chambre 15 est évidée par rapport aux portions 24 de la surface adjacente du siège, le diaphragme n'est pas poussé contre cette paroi sous un effort nota- ble s'il est en contact avec cette paroi.
On voit, figure 4 que, lorsque la soupape est fermée, la pression du fluide qui s'exerce sur le côté d'amont du diaphragme a tendance à provoquer le mouvement de l'élément de compression et du diaphragme de façon à pousser l'autre dôté du diaphragme contre la surface de siège de la portion 24 du côté d'aval.
La pression du fluide lui=même sert donc en partie à former un joint étanche.
Dans la pratique, la conicité de la chambre conique 15 doit être assez forte pour permettre au diaphragme de venir de sa position d'ouverture dans sa position de fermeture sans subir une flexion excessive et former un pli dans la portion intermédiaire flexible 55 du diaphragme. On a obtenu des résultats satisfaisants avec un angle du cône d'environ 60 mais il doit être bien entendu que cette valeur n'est indiquée qu¯'à titre d'exemple.
Il n'est pas nécessaire que les deux parties supérieures diamétra- lement opposées des portions 24 de la surface du siège viennent se confondre avec la surface supérieure de la bride 16. Cette solution a tendance à rendre minimum la hauteur globale de la soupape, mais si on le désire les surfaces 28 des parois peuvent comporter des portions qui se prolongent en tous les points au-dessus de la surface 26 du siège.
Alors que les portions 24 du siège sont situées au voisinage de l'in- tersection de la surface de la paroi et du canal de passage, et réunissent les extrémités de la première portion du siège à peu près au milieu du canal de pas- sage de la soupape, il doit être bien entendu que les portions 24 peuvent se trouver en un point quelconque approprié, le long de la surface de la paroi et
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qu'il suffit que ces portions soient relativement étroites, qu'elles se prolon- gent complètement autour de l'intersection de la surface de la paroi et du canal de passage et qu'elles se réunissent à la première portion du siège qui se pro- longe dans le canal de passage.
Quoique la description qui précède ait trait à une soupape à diaphrag- me, dans laquelle le fluide est retenu par le diaphragme dans le corps de la- soupape et ne peut pas pénétrer dans son chapeau, il doit être bien entendu que dans certains cas, où la pénétration de fluide n'est pas nuisible et en parti- culier où on désire que l'effort de fermeture soit faible, le diaphragme peut être percé d'un trou en un point quelconque autre que dans le siège, de façon à rendre égale la pression sur les.deux faces du diaphragme. De plus, la portion du dia- phragme qui est serrée entre le chapeau et le corps de la soupape peut être com- plètement séparée de celle par laquelle le siège forme en principe une soupape à vis.
Il doit être bien entendu que, quoique la nouvelle forme du siège de l'invention comporte une portion de corps surélevée, telle que 24 par exem- ple, on peut obtenir un siège de cette forme par d'autres moyens par exemple par une'nervure de cette forme disposée sur la partie antérieure ou postérieure du diaphragme ou de l'élément de compression.